JPS62225765A - 内燃機関用ノツキング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関のノッキング制御装置、特に自動車等
のエンジン電子式点火時期制御装置において、エンジン
に発生するノッキングを正確に検出し、点火時期を制御
するためのノッキング制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のノッキング制御装置（例えば、特開昭５８　　’
１３１５９　号公ｌ）においては、第７図に示すように
、内燃機関のバッキングによる振動等を検出するノッキ
ング検出器１、このバッキング検出器１の検出信号のう
ちノ・ノキング周波数成分（例えば８　ＫＨＺ）のみを
通過させるフィルタ回路２、このフィルタ回路２を通過
した検出信号の平均値を出力する平均値出力回路３−１
、その値によりノッキングの判定レベルを作成する為の
判定レベル発生回路３−２、前記検出信号とノ・ノキン
グ判定レベルとを比較してノッキングか否かを判定する
比較回路４より構成されている。そして、これら各々の
回路はリニアＩＣなどのアナログ素子で構成され、ノッ
キングはアナログ方式で検出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため、回路構成が複雑となるにもかかわらず制御内
容は特定の範囲に限られることになり、回転速度などの
運転状態によりノッキング判定信号を制御するような複
雑な制御には適用しに（（、ひいては、正確にノッキン
グを判定することが困難であった。

ところで、既に知られているように、上記の問題点は、
アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器
とマイクロコンビエータとを構成要素とするディジタル
方式のバッキング検出装置にすることによって、一応あ
る程度は解決することができる。しかしながら、かかる
方式のものにおいて、ノッキング検出器の検出信号を忠
実にＡ−Ｄ変換するためにはバッキング検出信号の波形
を細かくトレースできる橿めて高速のＡ−Ｄ変換器を必
要とするが、そのようなＡ−Ｄ変換器は高価であり、ひ
いては装置がコストア・ノブすると１／）う問題がある
。

また、ノッキング検出信号の波形をトレースする代わり
に、ノッキング検出信号の各ピーク値をサンプルホール
ドした後Ａ−Ｄ変換を行・う方式力く考えられるが、こ
の種の方式においては、ピークホールド回路等の余分な
手段を付加することが必要となって、やはり構成の複雑
化を免れない。

また、マイクロコンピュータを用いた方式においてもノ
ッキングを検出する為の必要な判定レベルはアナログ回
路と同様に平均値を所定倍して作成している。この倍率
は、エンジン機種毎、あるいは同一機種においても回転
数毎に設定する必要があり、倍率を設定するために多大
の時間と工数を必要とする。

そこで本発明は、この種の従来技術に比べて、構成が格
段に簡単で、しかも判定レベルの作成に必要な倍率の設
定を不要にできるにもかかわらず、ノイズによる誤判定
をな（し正確にノッキングを検出し、変動の小さい安定
な点火時期制御が可能なノッキング制御装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関のノッ
キングを検出し、そのノッキング検出状態に応じて点火
時期を補正する内燃機関用ノッキング制御装置において
、ノッキング検出器からのノッキング検出信号のうち特
定周波数のノッキング周波数成分のみを通過せしめるフ
ィルタ手段と、このフィルタ手段を通過したノ・ノッン
グ検出器号がその一方の入力に与えられ、他方の入力に
は基準レベルを表わすディジタル出力信号から変換され
たアナログ信号が与えられる比較手段と、この比較手段
から出力されるパルスを入力してその数を計数し、この
計数結果に応じて前記基準レベルを表わすディジタル出
力信号を増減させると共に、前記計数結果よりノッキン
グ状態の判定を行ない、このノッキング判定結果に応じ
て点火時期の値を補正するマイクロコンピュータとを備
え、前記ノッキング状態の判定は大小２段階に設定され
たパルス数比較値と比較し、前記パルス数が前記２段階
のパルス数比較値の範囲内にある時は、点火時期を保持
するようにしている。

〔実施例〕

次に本発明によるノッキング制御装置の具体的構成とそ
の作用を明らかにするため、図面に示す実施例について
説明する。第１図は本発明の一実施例の全体構成を示し
たブロック図である。第１図において、１は機関のノッ
キングによる振動音等を検出するノッキング検出器、２
はノッキング検出器１の検出信号のうちの所定の周波数
成分のみを通過させるフィルタ回路、５は検出信号とマ
イクロコンピュータ６からのディジタル信号をＤ−Δ変
換した抵抗ラダー７の出力信号とを比較するコンパレー
タである。そして、前出のマイクロコンピュータ６はコ
ンパレータ５からの判定ハＪｌ／スを計数し、この計数
結果に応じて抵抗ラダー７に信号を送るとともに、イグ
ナイタを含む点火制御装置８に信号を送るものであって
、中央処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ
）　、入出力値＝１　（ｌ１０）などを備えている。

次に、第１図図示の実施例における具体的な回路構成の
一例を第２図に示す。第２図において、２はコンデンサ
及び抵抗により構成されるフィルタ回路でり、ノッキン
グ検出器１からの検出信号はこのフィルタ回路２を通過
させる事によって高周波ならびに低周波のノイズ成分が
除去させ、周波数８ＫＨｚ付近の機関のノッキング成分
のみが通過する。

マイクロコンピュータ６は周知の発振回路６−２、電源
オン−リセット回路６−３、及び図示せぬ電源回路によ
り構成されており、機関の基準位置を示す点火制御装置
からの点火信号（基準位置波形整形信号）Ｎｅを割込み
端子であるｉＲＱ端子に受け、この信号を前記判定パル
スの計数結果に応じて遅角補正して、出力端子であるＲ
ｏ端子から演算点火時期信号（ｉ　ｇ　ｔ）として出力
する。

他方、マイクロコンピュータ６においては、フィルタ回
路２を通過したノッキング検出信号と、マイクロコンピ
ュータからのディジタル信号（８１３ｉｔ）をＤ−Ａ変
換する抵抗ラダー７の出力とを比較するコンパレータ５
からの出力が人力され、この比較結果は中央処理装置で
カウントして処理される。

次に本実施例の動作について第３〜５図を参照して説明
する。第３図（１）〜（４）において波形ａとして示さ
れる機関の回転数と負荷に応じて決定される例えば最進
角位置を示す基準位置信号は、波形整形により波形すの
ような基準位置波形整形信号Ｎｅとしてマイクロコンピ
ュータ６のｉＲＱ端子に入力され、動作演算が行われる
。波形Ｃを有するノッキング検出信号は、基準位置波形
整形信号Ｎｅに対し、波形ｄの区間で、すなわち、上死
点後（ＡＴＤＣ）１０℃〜９０℃Ａ付近で発生する異常
燃焼ノイズを含む。

第４図（１）〜（３）において、上記波形ｄの区間τ、
すなわち、Ａ、ＴＤＣ１０℃Ａ〜９０″’ＣＡの間ノッ
キング検出信号（波形Ｃ）に対し、ノッキング検出信号
のほぼ中央値である基準レベルとしてのＤ−Ａ変換値ｅ
をマイクロコンピュータから抵抗ラダー７を経て出力し
て、コンパレータ５により相互の比較を行い、〉形ｆの
判定パルスを出力する。

かくして、その判定バノ・７ス「の、′１ウント値に応
じてＤ−Ａ変換値を増減させる。ここで、パルスカウン
ト値に応じて基準レベルを増減する方法、つまり、ノッ
キング検出信号のほぼ中央値を求める方法を説明する。

すなわち、コンパレータ５より出力されるパルスをマイ
クロコンピュータ６でカウントし、このパルス数により
次のように、１４レベルの増減を行う。

パルス数をＫＮＰ、ｌ準しベルを■。とすると、ＫＮＰ
＝０　；　Ｖ）ｌ　’　＝Ｖ）ｌ　”　−１０ｍＶＫＮ
Ｐ＝１　ｉＶＨ’　＝ＶＭ　’−’ＫＮＰ＝２以上；　
Ｖ、　’　＝Ｖ１４”　＋１０ｍＶここで、ｉは今回値
、ｉ−１は前回値を表わす。

上記演算は１点火に１回行われ、各気筒毎に造られる。

１０ｍＶという値は１回の変化量を決定する値であり、
本実施例においてはこのｌＱｍＶという値を選定した。

これによって、基準レベルはノッキング検出信号の定常
時におけるピーク値のほぼ中央（直をとることができる
。

次に、ノック判定の方法と遅角量演算の方法を、第５図
のフローチャートを用いて説明する。まず、第２図にお
いて、コンパレータ５から出力される判定パルスｆは逐
次マイクロコンピュータ６がカウントされる。波形ｄの
区間τが終了した時点で、この区間τの間にカウントさ
れたパルス数でノック判定を行なう。

第５図は、波形ｄの区間τが終了しノック判定を行なう
時のフローチャートである。波形ｄの区間τが終了する
とステップ５００で最終のパルス数をＫＮＰとする。ス
テ・ノブ５０１ではあらかじめ定められた定数Ａとパル
ス数（ＫＮＰ）を比較しノックを判定する。パルス数（
ＫＮＰ、）が定数Ａより大きい場合はノック大と判定し
ステップ５０２へ移行する。定数Ａは大きいノックで遅
角を必要とする時のパルス数に設定する＜　ｉ＋１えば
２４パルス）。ステップ５０２では遅角が必要なノック
が発生したとして、ノックフラグをＯＮする。

ステップ５０３では進角のタイミングを決定するために
時間カウントを行なう進角タイマＡＤＴをクリアし、ス
テップ５０４へ移行する。この進角タイマはクリア後に
カウントを開始する。ステップ５０５では、ノック１回
当りに進角される量ΔθＲを総遅角量θＲに加算する。

従って点火時期は基本進角よりＯＲだけ遅角されて点火
する。

ステップ５０５では総遅角量θＲと最大遅角量θＲｍａ
　ｘとを比較し、ＯＲの方が大きい場合ステップ５０６
へ分岐する。最大遅角量は遅角した時の排気温上昇や季
節によるノック限界の変化を考慮して設定されており一
般に１０’ＣＡ前後である。

ステップ５０６では、総遅角量θＲを最大遅角量に再設
定し復帰する。ステップ５０５で聡遅角量θＲが最大遅
角量θＲｍａｘより小さい場合θＲはそのままで復帰す
る。

次にステップ５０１でパルス数ＫＮＰが、定数Ａより小
さいと判定された場合ステップ５０７へ分岐する。ステ
ップ５０７では、定数Ａより小さい定数Ｂとパルス数Ｋ
ＮＰとを比較し、定数Ｂより小さい時はステップ５０９
へ分岐する。ステップ５０９では進角タイマＡＤＴの値
が進角設定時間ＡＴに達したかどうかを判定し、この進
角タイマＡＤＴが設定時間ＡＴより小さい場合、Ｎｏに
分岐し復帰する。また進角タイマＡＤＴが設定時間ＡＴ
より大きい場合、進角、タイマがクリアされる例えば最
後のノック発生の点火から、設定時間（例えば０．４ｓ
ｅｃ）が経過したとして、点火時期を進角させる為ステ
ップ５１０へ分岐する。ステップ５１０では、進角タイ
マをクリアしステップ５１１へ移行する。ステップ５１
１では、設定時間毎の進角量ΔθＡ（例えば０．２５℃
Ａ）だけ、聡遅角量θＲより減算する。従って次に点火
される時の点火時期はΔθＡだけ進角されて点火する。

次にステップ５１２に移行し、ステップ５１２では、Ｏ
Ｒが０になったかどうかを判定し、０より大きい場合、
Ｎｏに分岐し復帰する。ＯＲが０より小さいと判断され
た時は、ステップ５１３へ分岐する。ステップ５１３で
は、ＯＲをクリアして復帰する。

また、ステップ５０７で定数Ｂとパルス数ＫＮＰを比較
し、定数Ｂより大きいと判断された時は、ステップ５０
８へ分岐する。ステップ５０８では、進角タイマＡＤＴ
をクリアして復帰する。このようにして点火時期の遅角
量が演算され、その後この遅角量に応じて点火時期が決
定され、出力される。

なお、定数ＡとＢは、目標とする軽いノックが発生した
時に発生するパルスの範囲に設定（例えは、Ａ−２４，
Ｂ−１６）する。パルス数ＫＮＰが定数ＡとＢの間であ
れば、それは目標とする軽いノックが発生しているとし
て点火時期を保持し、パルス数ＫＮＰが定数Ａより大き
い場合は目標以上の大きいノックが発生しているとして
点火時期を遅角させ、またパルス数ＫＮＰが定数Ｂより
小さい場合はノックなしとして設定時間毎に点火時期を
進角させることによって、常に目標とするノック音が発
生するように点火時期を制御することができる。

次に、本実施例の概略ロジックを第６図（１）〜（６）
に示す。図において、前記Ｎｅ信号（６−１）に対しそ
の立ち上がり、立ち下がりからダウンカウント（６−３
）、（６−２）を行い、ノッキング量に応じた所定角度
だけ遅角した通電時期、点火時期を示す演算信号ｉｇｔ
　　（６−４）を得る。この演算信号ｉｇｔにより実点
火が行われる。また点火後タイマーにより所定角度マス
キング（６−６）を行う。マスキング区間（６−６）中
にマイクロコンピュータは点火時期等を演算する。そし
て、マスク後、第１の判定区間（６−７）の間、前記パ
ルス数に応じた基準レベルを越えたノック波形の数、す
なわち、ノックパルス数ＫＮＰを得る。

その後、ノックパルス数ＫＮＰに応じて、上述のように
ノック判定し、遅角量が決定され、また、上述のように
、基準レベルが更新される（６−８）。

なお、すべての動作はオーバーフローで初期化されるタ
イマー（６−５）により制御される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ノッキング検出
器から出力される信号波形のピーク値とその持続時間及
び発生タイミングにノッキング検出に必要な情報が担わ
れている事を利用し、前述の従来技術のように直接Ａ−
Ｄ変換することなしに、特に比較手段を用い、所定の判
定区間にてノッキング検出信号波形が基準レベルを越え
た時に出力されるパルス数を計数して、このパルスの計
数値に応じて基準レベルを補正すると共に、点火時期を
進角、保持、遅角制御することによって、目標とするノ
ック音に正確に制御でき、しかも点火時期の安定性も向
上することができる。

また、基準レベルを前記パルスの計数値に応じて増減す
ることによって、従来技術の判定レベルのような演算（
平均値×に＋オフセット）を不要にでき、従ってエンジ
ン機種毎の適合が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
、第２図はその具体的な電気回路図、第３図及び第４図
は、第２図図示の電気回路における主要部分の信号波形
図、第５図はノック判定及び遅角量の演算を示すフロー
チャート、第６図は第１図に示す実施例の動作説明に供
するためのタイミングチャート、第７図はアナログ技術
を用いたノッキング検出方式の従来技術を示すブロック
図である。 １・・・ノッキング検出器、２・・・フィルタ回路、５
・・・コンパレータ、６・・・マイクロコンピュータ、
７・・・抵抗ラダー、８・・・点火制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のノッキングを検出し、そのノッキング
   検出状態に応じて点火時期を補正する内燃機関用ノッキ
   ング制御装置において、 ノッキング検出器からのノッキング検出信号のうち特定
   周波数のノッキング周波数成分のみを通過せしめるフィ
   ルタ手段と、 このフィルタ手段を通過したノッキング検出信号がその
   一方の入力に与えられ、他方の入力には基準レベルを表
   わすデジタル出力信号から変換されたアナログ信号が与
   えられる比較手段と、この比較手段から出力されるパル
   スを入力してその数を計数し、この計数結果に応じて前
   記基準レベルを表わすデジタル出力信号を増減させると
   共に、前記計数結果よりノッキング状態の判定を行ない
   、このノッキング判定結果に応じて点火時期の値を補正
   するマイクロコンピュータとを備え、前記ノッキング状
   態の判定は大小２段階に設定されたパルス数比較値と比
   較し、前記パルス数が前記２段階のパルス数比較値の範
   囲内にある時は、前記点火時期を保持するようにした事
   を特徴とする内燃機関用ノッキング制御装置。
2. （２）前記基準レベルは、前記比較手段より出力される
   パルスの数が所定値になるように増減されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用ノッキン
   グ制御装置。